БИОСИНТЕЗ НУКЛЕОТИДОВ

Существует 2 пути биосинтеза нуклеотидов в клетке. Во-первых, путь повторного использования АО и нуклеозидов (не только экзогенных, но и образовавшихся в клетке в процессе репарации ДНК или при распаде «отработавших» РНК). Наиболее активно протекает в клетках интенсивно размножающихся тканей (эмбриональных, регенерирующих, эпителиальных, опухолевых). Во-вторых, синтез de novo (из низкомолекулярных предшественников).

Пути повторного использования АО и нуклеозидов: наличие этих путей позволяет использовать синтетические аналоги пуринов и пиримидинов для химиотерапии опухолей и лечения вирусных инфекций (например, 5-фторурацил, меркаптопурин, ацикловир, АЗТ и др.). Такие препараты включаются клеткой в состав нуклеотидов, встраиваются в молекулу ДНК и вызывают цитотоксический эффект.

АТФ АДФ

1. Нуклеозид Нуклеозидмонофосфат НТФ.

^{Нуклеозидкиназа}

Чаще используется для повторного использования пиримидинов (тимидинкиназа, цитидинкиназа).

2. Синтез нуклеотидов на основе готовых азотистых оснований больше характерен для пуринов и проходит в 2 этапа:

а) образование активной формы рибозо-5-фосфата (фосфорибозилпирофосфата):

б) взаимодействие ФРПФ с азотистым основанием:

АО Нуклеозидмонофосфат НТФ

Фосфорибозил

трансфераза

De novoсинтез пуриновых нуклеотидов

Особенностью синтеза пуринов de novo является то, что за основу берется рибозо-5-фосфат и на его основе формируется пуриновое кольцо. N-гликозидная связь формируется уже на ранних этапах синтеза.

Источником всех атомов азота для пуринового ядра являются аминокислоты (глицин, глутамин, аспартат). Источники атомов углерода: СО₂ и формил-ТГФК (активная форма фолиевой кислоты, В₉). Общим предшественником для адениловых и гуаниловых нуклеотидов является инозинмонофосфат (ИМФ).

Рибозо-5-фосфат + АТФ Фосфорибозилпирофосфат + АМФ

ФРПФ- (ФРПФ)

синтетаза

Амидотрансфераза

Фосфорибозиламин

+гли

+глн + СО₂

+асп + 2формил-ТГФК

Инозинмонофосфат

+асп+глн

+ГТФ+АТФ

АМФ ГМФ

АДФ ГДФ

АТФ ГТФ

Ключевой фермент синтеза пуринов: амидотрансфераза.

Регуляция:

1) аллостерическая: избыток конечных продуктов (АТФ, ГТФ) ингибирует ключевой фермент; избыток пиримидиновых нуклеотидов его активирует;

2) ГМФ ингибирует образование ксантиловой кислоты, а АМФ — аденилоянтарной;

3) перекрестная: для синтеза АМФ требуется ГТФ, а для синтеза ГМФ требуется АТФ;

Наиболее распространенной формой нарушения обмена пуринов является подагра. Основная причина — повышение уровня мочевой кислоты в крови (гиперурикемия) и ее отложение в почках и суставах. Причины: а) избыточный синтез пуриновых нуклеотидов (нечувствительность ферментов к регуляторам); б) дефект ферментов реутилизации пуринов;
в) патология почек (недостаточное выведение). Способствует избыточное потребление пуринов с пищей. В лечении подагры используется аллопуринол — ингибитор ксантиноксидазы.

De novo синтез пиримидиновых нуклеотидов

В отличие от пуринов, при биосинтезе пиримидинов de novo вначале образуется пиримидиновое кольцо, а лишь затем к нему присоединяется рибозо-5-фосфат. Источниками атомов для пиримидинового кольца являются глутамин, аспартат и СО₂. Синтез начинается с образования карбамоилфосфата:

Глутамин + СО₂ + 2 АТФ ¾¾¾¾¾¾® Карбамоилфосфат + Глутамат + 2 АДФ + Фн.

Карбамоилфосфат-

синтетаза II

В отличие от карбамоилфосфатсинтетазы I, фермент синтеза пиримидинов использует амидный азот глутамина (а не свободный аммиак) и локализован в цитоплазме.

Карбамоилфосфат + Аспартат ¾¾¾¾¾¾® Карбамоиласпарагиновая Аспартаткарбамоил- кислота